第十三章-先进封装技术PPT课件
先进芯片封装知识介绍ppt课件
Tape-SCSP (or LGA)
S-PBGA
S-SBGA
S-CSP (or LGA)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
SS-SCSP(film)
SS-SCSP(paste)
S-M2CSP
Stacked Die
FOW materil
Wire Top die
Bottom die
TSV
▼ TSV (Through Silicon Via)
2 Chip Stack Flip Chip & Wirebond
先进封装技术 advanced packaging technology-概述说明以及解释
先进封装技术advanced packagingtechnology-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述封装技术是电子产品的关键组成部分，它起到将电子元器件保护、连接、固定和散热的作用。
随着科技的不断进步和市场的快速发展，先进封装技术逐渐成为电子行业的研究热点。
先进封装技术以其更高的密度、更小的尺寸、更快的速度和更低的功耗，为电子产品的性能提升和多样化需求提供了可能。
本文将对先进封装技术进行深入探讨，旨在全面了解先进封装技术的定义、背景、发展和应用。
通过对先进封装技术的优势和前景的分析，我们可以更好地把握这一领域的发展趋势，并提出相应的建议和展望。
在本文中，我们将首先介绍先进封装技术的定义和背景，包括其概念、基本原理以及相关的领域知识。
接着，我们将详细探讨先进封装技术的发展和应用，包括其在电子产品制造、通信、汽车电子等领域的具体应用案例与技术创新。
最后，我们将总结先进封装技术的优势和前景，并对其未来的发展进行展望。
通过本文的阐述，我们希望读者能够对先进封装技术有更深入的了解，并在相关领域的实践中能够运用到相关的知识和技术。
希望本文能够为读者提供有价值的信息，促进先进封装技术的快速发展和应用。
1.2 文章结构本文主要围绕先进封装技术展开，通过以下几个部分进行论述和分析。
首先，在引言部分我们将进行一系列的说明和介绍。
我们将从概述、文章结构和目的三个方面着手。
在概述中，我们将对先进封装技术进行简要的介绍和概括，为读者提供一个整体的了解。
在文章结构部分，我们将具体说明本文的组织结构，明确各个部分的内容和目的，使读者对整篇文章的逻辑有个清晰的认识。
在目的方面，我们将明确本文的目标和意义，阐述为什么研究和应用先进封装技术是重要的，以引起读者的兴趣和关注。
接下来，在正文部分我们将对先进封装技术进行更加深入的研究和探讨。
2.1节将着重阐述先进封装技术的定义和背景。
我们将解释先进封装技术的概念，并介绍其相关的背景知识，包括其发展历程和相关的研究领域。
QFN封装技术简介PPT课件
Sn
Epoxy compound
Leadframe
Copper/Alloy
IC封裝材料
Substrate
Solder balls
BT Resin
Solder Alloy
*
Chip
Substrate
Chip
Substrate
Chip
Substrate
Underfill
Encapsulant
(a) System without underfill
Solder plating
Forming
*
Mounting Methods with the PCB 與PCB的銜接方式 1. Pin-through-hole (SIP, DIP) 2. Surface Mount Technology (TSOP, 插件方式 QFP, BGA) 貼片方式 Lead Distributions 引腳分佈 1. Single (SIP) 2. Dual (TSOP) 3. Quad (QFP) 4. BGA 單列 雙列 四列 矩陣
ABC World Leading Wafer FAB
Trimming
Solder plating
Forming
傳統 IC PACKAGE 工藝二
*
Marking
ABC
ABC
ABC
ABC
Flux Printing
Vacuum
Ball Attach
Reflow
BGA PACKAGE 工藝一
*
QFN封裝流程
Packing & Delivery
*
Wafer Grinding
第十三章先进封装技术
陶瓷圆柱栅阵列（CCGA）、
载带球栅阵列（TBGA）
主要特点：
1. 制造商完全可利用现有装配技术和廉价的材料，成本低；
2.与QFP器件比较，较少有机械损伤；
3.装配到PCB上可以具有非常高的质量。
面临的挑战：
保持封装体平面化、增强防潮（即防止“爆米花”现象）、
管芯尺寸的可靠性问题。
DCA的优点：跟C4相似
胶粘剂连接的倒装芯片：FCAA，胶粘剂可以贴装陶瓷、PCB基
板、柔性电路板、玻璃材料，应用广泛。
尹小田
第二十一页，共30页
倒装芯片的凸点技术
凸点结构：IC、UBM、Bump。
UBM是在芯片焊盘和凸点间金属过渡层，起粘附和阻碍扩散的作用，
是粘附层、扩散阻挡层、浸润层等组成的多层金属膜。
UBM的制备：溅射/蒸发、电镀、化学电镀；前两个成本高，效率
也高，化学电镀成本低，是将来发展的方向。
凸点分：焊料凸点、金凸点和聚合物凸点。
焊料凸点：锡焊料。金凸点：金或铜用电镀法形成凸点。聚合物
凸点：导电聚合物。
焊料凸点应用最广，金凸点工艺简单，但组装中的要求麻烦，聚合
物凸点高效、成本低，应用前景很好。
日本三菱开发。无引线框架和焊丝，体积特别小；芯片上再布线工艺，
与凸点实现互连； 外引脚的凸点可在基片上任意部位，易于标准化。
尹小田
第十六页，共30页
薄膜型CSP封装：
日本三菱开发。无引线框架和焊丝，体积特别小；芯片上再布线
工艺，与凸点实现互连；
易于标准化。
外引脚的凸点可在基片上任意部位，
制造工艺：
3、芯片设计和封装设计可统一考虑和进行，提高效率；
先进封装 名词
先进封装名词先进封装（Advanced Packaging）是一种半导体封装技术，用于将芯片或集成电路（IC）封装在一个外壳中，以提供保护、连接和散热等功能。
它是半导体制造过程中的关键环节之一，对于提高芯片性能、降低成本和实现小型化至关重要。
先进封装技术的发展是为了满足不断增长的芯片集成度和性能要求。
随着半导体工艺技术的演进，芯片的尺寸越来越小，引脚数量越来越多，同时对功耗、速度和可靠性的要求也越来越高。
传统的封装技术已经难以满足这些需求，因此需要采用更先进的封装技术。
先进封装技术包括以下几种主要类型：1. 系统级封装（System-in-Package，SiP）：将多个芯片和其他组件集成在一个封装中，形成一个完整的系统。
这种封装方式可以减小尺寸、降低功耗并提高系统性能。
2. 晶圆级封装（Wafer-Level Packaging）：在晶圆制造过程中进行封装，将芯片直接封装在晶圆上，而不是在单个芯片上进行封装。
这种方法可以提高生产效率和降低成本。
3. 三维封装（3D Packaging）：采用多层堆叠技术，将芯片垂直堆叠在一起，以实现更高的集成度和性能。
这种封装方式可以减小芯片尺寸并提高信号传输速度。
4. 倒装芯片封装（Flip-Chip Packaging）：将芯片的有源面朝下，通过焊点直接连接到封装基板上。
这种封装方式可以提供更好的散热性能和更短的电路路径。
先进封装技术的发展推动了半导体行业的进步，使得芯片在更小的尺寸、更高的性能和更低的成本下实现更复杂的功能。
它对于手机、平板电脑、计算机、通信设备等各种电子产品的发展至关重要。
随着技术的不断创新，先进封装将继续在半导体领域发挥重要作用。
《微电子封装技术》课件
医疗领域
微电子封装技术为医疗设备提 供高可靠性、小型化的解决方 案，如医学影像设备、诊断仪 器等。
航空航天领域
在航空航天领域，微电子封装 技术用于制造高精度、高稳定
的导航、控制和监测系统。
先进封装技术介绍
3D封装
通过在垂直方向上堆叠 芯片，实现更小体积、 更高性能的封装方式。
晶圆级封装
将整个芯片或多个芯片 直接封装在晶圆上，具 有更高的集成度和更小
BGA封装技术案例
总结词
高集成度、高可靠性
详细描述
BGA（Ball Grid Array）封装技术是一种高集成度的封装形式，通过将芯片粘接在基板上，并在芯片 下方布设球状焊球实现电气连接。BGA封装技术具有高集成度、高可靠性和低成本的特点，广泛应用 于处理器、存储器和高速数字电路等领域。
更轻便的设备需求。
A
B
C
D
更高可靠性
随着设备使用时间的延长，封装技术需要 不断提高产品的可靠性和寿命，以满足长 期使用的需求。
更低成本
随着市场竞争的加剧，封装技术需要不断 降低成本，以提高产品的市场竞争力。
04
封装技术面临的挑战与解 决方案
技术挑战
集成度散热 、信号传输等问题。
关注法规与环保要求
及时了解和遵守各国法规与环保要求，确保 企业的可持续发展。
05
封装技术案例分析
QFN封装技术案例
总结词
小型化、薄型化、低成本
详细描述
QFN（Quad Flat Non-leaded）封装技术是一种常见的无引脚封装形式，具有小型化、薄型化和低成本的特点 。它通过将芯片直接粘接在基板上，实现芯片与基板间的电气连接。QFN封装技术广泛应用于消费电子、通信和 汽车电子等领域。
先进封装技术完整版
先进封装技术目录：1.BGA技术2.CSP封装技术1倒装焊技术1晶圆级封装技术(WLP) 13D封装技术1SiP1柔性电子2.CSP封装技术WB －CSP 剖面示意图和外形图CSP•什么是CSP?─CSP--Chip Scale (Size) Package ─封装外壳的尺寸不超过裸芯片尺寸1.2倍(JEDEC 等共同制定的标准)─按互连方式，CSP 可分为WB 和FC 两种─缺乏标准化─引脚间距: 1.0, 0.75, 0.5mm 1.有效减小封装厚度和面积，利于提高组装密度2.有效降低电容、电感的寄生效应，大幅提高电性能3. 可利用原有的表面安装设备和材料4.散热性能优良特点:•结构特征─在IC的引出焊区的基础上,将引脚再分布(redistribution)─结构主要包括IC芯片, 互连层,保护层及焊球(凸点)刚性基板CSP引线框架式CSP焊区阵列式CSP2. CSP封装技术– 微小模塑封型CSP•微小模塑封型CSP①结构①结构②工艺再布线工艺流程•几种CSP互连的比较•CSP技术的应用情况•CSP发展仍需解决的问题：– 产品标准化问题– 二次布线技术– 封装材料– 组装CSP产品的印制电路板问题– 成本控制3. 倒装焊技术4. 晶圆级封装(Wafer level packaging)4.晶圆级封装•定义在通常制作IC芯片的Al焊区完成后，继续完成CSP的封装制作，称之为晶圆级CSP（WLCSP),又称作晶圆级封装。
它是一种以BGA技术为基础，是一种经过改进和提高的CSP，综合了BGA、CSP的技术优势。
•WLP 的主要技术种类•工艺5. 3D封装技术5. 3D封装技术• 3D封装的基本概念3D封装技术又称立体封装技术。
与传统封装技术相比，在原有基础上向Z方向即向空间发展的微电子封装高密度化。
• 3D封装技术的特点：– 更有效的利用基板，提高硅效率– 通过更短的互联获得更高的电性能– 有效降低系统成本•3D封装的主要类型：─ 芯片堆叠封装（Die stacking)以芯片叠层为特色，在单一封装衬底上叠加上两层或者多层芯片Samsung公司 6－Die 叠层封装芯片–封装体堆叠（Package stacking)在其内部经过完整测试的封装被堆叠到另一个经过完整测试的封装上部–晶圆级堆叠(Wafer-level stacking)3-D晶圆堆叠是通过对具有特殊功能的完整晶圆的生产达到的，这些晶圆垂直互连。
第13章-先进封装技术
图 CBGA结构图
4.载带球栅阵列（TBGA）
也称为阵列载带自动键合（Array Tape Automated Bonding,ATAB），是一种相对新 颖的BGA封装。
TBGA优点：
比其它BGA封装轻、小； 电性能优良； 装配的PCB上，封装效率高。
13.2 CSP技术
刚性基板封装
3、引线框架式CSP封装（Custom Lead Frame）
由日本Fujitsu公司开发的此类CSP封装基本 结构如下页图所示。它分为Tape-LOC和MFLOC 两种形式，将芯片安装在引线框架上， 引线框架作为外引脚，因此不需要制作焊料 凸点，可实现芯片与外部的互连。它通常分 为Tape-LOC和MF-LOC 两种形式。
世界上首款BGA封装的主板芯片组i850
1.塑料球栅阵列（PBGA）工艺流程
PBGA（Plastic Ball Grid Array） PBGA的载体用材料：FR-4环氧树脂，与PCB用材
料相同； 芯片通过引线键合技术连接到载体上表面； 采用塑封进行载体塑模； 采用阵列式低共熔点37Pb/63Sn焊料（约在183℃
引线框架式CSP
4、圆片级CSP封装（Wafer-Level Package）
封装见下页图。它是在圆片前道工序完成后，直接 对圆片利用半导体工艺进行后续组件封装，利用划 片槽构造周边互连，再切割分离成单个器件。
WLP主要包括两项关键技术即再分布技术和凸焊点 制作技术。
它有以下特点：
①相当于裸片大小的小型组件（在最后工序切割分片）； ②以圆片为单位的加工成本（圆片成本率同步成本）； ③加工精度高（由于圆片的平坦性、精度的稳定性）。
BGA定义：
《集成电路封装技术》PPT课件
➢Intel系列CPU中，80486和Pentium、Pentium Pro均采用 这种封装形式。
一、微电子封装技术的发展趋势
三次重大变革
直插式
DIP
表面贴装式 SMT
芯片尺寸封装 CSP
封装技术的第一次重大变革
插装技术
➢PFP（Plastic Flat Package） 方 式 封 装 的 芯 片 与 QFP方式基本相同。唯一的区别是QFP一般为正方形， 而PFP既可以是正方形，也可以是长方形。
➢QFP/PFP封装具有以下特点：
1.适用于SMD表面安装技术在PCB电路板上安裝布線。
2.适合高频使用 .
3.操作方便，可靠性高。
PGA
Pin Grid Array
平面栅阵电极封装
背面
集成电路管脚的不断增加，可达3000个管脚， 使得只在四周边设置引脚遇到很大困难
PGA插针网格阵列封装
➢PGA(Pin Grid Array Package)芯片封装形式在芯片 的内外有多个方阵形的插针，每个方阵形插针沿芯片的 四周间隔一定距离排列。根据引脚数目的多少，可以围 成2-5圈。安装时，将芯片插入专门的PGA插座。为使 CPU能够更方便地安装和拆卸，从486芯片开始，出现一 种名为ZIF的CPU插座，专门用来满足PGA封装的CPU在安 装和拆卸上的要求
芯片
封装外壳
单芯片封装电路板 印制板 多芯片封装电路板 可大幅度减小封体积
2、三维封装 封装树脂
IC芯片
绝缘胶
内引线
印制板 焊料微球
(a)
(b)
(c)
(d)
(e) SBGA的横截面结构示意图（局部）
第13章-先进封装技术PPT课件
.
35
.
36
5、薄膜型CSP
❖ 薄膜型CSP：由日本三菱电机公司开发的CSP结构 如图6所示。它主要由IC芯片、模塑的树脂和凸点 等构成。芯片上的焊区通过在芯片上的金属布线与 凸点实现互连，整个芯片浇铸在树脂上，只留下外 部触点。这种结构可实现很高的引脚数，有利于提 高芯片的电学性能、减少封装尺寸、提高可靠性， 完全可以满足储存器、高频器件和逻辑器件的高 I/O数需求。同时由于它无引线框架和焊丝等，体 积特别小，提高了封装效率。
.
25
CSP的基本结构
❖ CSP的结构主要有4部分：IC芯片，互连层， 焊球（或凸点、焊柱），保护层。互连层是 通过载带自动焊接（TAB）、引线键合 （WB）、倒装芯片（FC）等方法来实现芯 片与焊球（或凸点、焊柱）之间内部连接的， 是CSP封装的关键组成部分。CSP的典型结构 如下图所示。
.
26
第13章
先进封装技术
.
1
主要内容
❖ BGA ❖ CSP ❖ FC技术 ❖ WLP技术 ❖ MCM封装与三维封装
.
2
目前的先进封装技术包含了单芯片封装的改进和多 芯片集成的创新两大方面。主要包括：
（1）以适应芯片性能并提高互联封装效率的BGA封装
（2）以提高芯片有效面积的芯片尺寸封装(CSP)
（3）以减少制造环节和提高生产效率的晶圆级封装（ WLP）
.
42
FC技术定义
❖ ＦＣ是芯片有源区面对基板，直接通过芯 片上呈阵列排列的凸点来实现芯片与衬底 （或电路板）的互连。由于芯片以倒扣方 式安装到衬底上，故称为“倒装芯片” （Flip-Chip） 。
IC先进封装简介演示
晶圆级封装技术是指在晶圆级别 上对芯片进行封装，将多个芯片 集成在一个晶圆上，再将其切割 成独立的芯片。
晶圆级封装技术能够提高生产效 率和降低成本，同时减小芯片体 积和重量。
晶圆级封装技术需要先进的材料 和制程技术，如晶圆级塑封和晶 圆级金属基板等。
倒装焊技术
倒装焊技术是指将芯片直接焊接 到电路板上，不需要引脚或焊球
详细描述
华为海思芯片采用了自家的HiP封装 技术，将多个芯片层叠在一起，实现 了更高的集成度和性能。这种封装技 术使得芯片能够更好地满足移动设备 和物联网设备的需求。
案例三：AMD的Chiplet封装技术
总结词
AMD的Chiplet封装技术提高了芯片的良率和性能，降低了成本。
详细描述
AMD的Chiplet封装技术将一个大的芯片拆分成多个小的Chiplet，然后通过先进的封装技术将它们集成在一起。 这种封装技术提高了芯片的良率和性能，同时降低了成本。AMD的Chiplet封装技术已经成为了一种趋势，被广 泛应用于高性能计算和数据中心领域。
连接。
倒装焊技术能够提高芯片的散热 性能和可靠性，同时减小连接点
电阻和寄生效应。
倒装焊技术需要先进的材料和制 程技术，如焊球和倒装焊芯片等
。
嵌入式芯片技术
01 嵌入式芯片技术是指将芯片嵌入到其他材料或系 统中，实现多功能集成。
02 嵌入式芯片技术能够提高系统的集成度和性能， 同时减小体积和重量。
03 嵌入式芯片技术需要先进的材料和制程技术，如 嵌入式传感器和嵌入式执行器等。
03
IC先进封装的应用
IC先进封装的应用
• IC先进封装，也称为集成电路先进封装，是一种将多个芯片集 成在一个封装内，实现更高性能、更小体积和更低成本的技术 。随着电子设备不断向轻薄化、小型化、高性能化方向发展， IC先进封装已成为当今半导体产业中不可或缺的一环。
IC-封装技术 ppt课件
DFN(1.0mil) TDFN(0.8mil)
KPAK
Saw
PPT课件
Punch
13
DIP
SOP
MSOP
SSOP
பைடு நூலகம்
TSSOP
SOP
SOP-P
SSOP
Mini-SOP TSSOP
SOP-Exposed pad PPT课件
14
LQFP(1.6mm) TQFP(1.2mm)
• BGA/PBA: Ball/ Pin Grid Array
• TAB: Tape Automated BondingPPT课件
9
封裝體外型簡介
雙排引腳封裝 (DIP)
單排引腳封裝 (SIP)
薄小外形輪廓封裝 (TSOP)
四方扁平封裝 (QFP)
有引腳晶片塑膠載器 (PLCC)
PPT课件
無引腳晶片載器 (LCC)
PPT课件
24
PPT课件
25
IC封裝流程:晶圓研磨(Wafer grinding)
製程目的:將晶片從背面磨至適當厚度,以符合相關封裝體 之需求.
研磨目的
1.防止翹曲(Warpage)
2.平衡上下模流,防止灌不滿或保護層剝離
3.薄型封裝需求:DIP--不磨; PLCC,QFP--19mil; TSOP,TQFP--12mil
10
SOT-23(1.45mm) 3,5,6,8L TSOT-23(0.8mm)
JSOT 6,8L
SOT-89 3,5L
SOT-223 3L
廠內封裝體
SC-70 3L5L
PPT课件
11
TO-220 3L,5L
半导体制造之封装技术 ppt课件
3D晶片堆叠技术
堆叠式存储模块
目前，以全球半导体封装的主流正处在第三阶段的成熟期，PQFN和BGA等主要封装技 术进行大规模生产，部分产品已开始在向第四阶段发展。 微机电系统（MEMS）芯片就是采用堆叠式的三维封装。
ppt课件 3
封装的性能要求
封装
电源分配
信号分配
散热通道
机械支撑
环境保护
ppt课件
4
封装的技术层次
三级封装 母板 第四层次：将数个子系统组装成为一个完整电子产品的工艺过程。
二级封装
PWB或卡
第三层次：将数个第二层次完成的封装组成的电路卡组合成在一个主电路版上使之成为一个部 件或子系统的工艺。
一级封装
多芯片组件
第二层次：将数个第一层次完成的封装与其他电子元器件组成一个电子卡的工艺。
零级封装
芯片互连
第一层次：芯片层次的封装，是指把集成电路芯片与封装基板或引脚架之间的粘贴固定电路连 线与封装保护的工艺，使之成为易于取放输送，并可与下一层次的组装进行连接的模块元件。
ppt课件
5
封装的分类
1、按照封装中组合集成电路芯片的数目，芯片封装可分为：单芯片封装与多芯片封装两大类； 2、按照密封的材料区分，可分为：高分子材料和陶瓷为主的种类； 3、按照器件与电路板互连方式，封装可区分为：引脚插入型和表面贴装型两大类； 4、按照引脚分布形态区分，封装元器件有：单边引脚，双边引脚，四边引脚，底部引脚四种。 5、常见的单边引脚有：单列式封装与交叉引脚式封装； 6、双边引脚元器件有：双列式封装小型化封装； 7、四边引脚有四边扁平封装； 8、底部引脚有金属罐式与点阵列式封装。